CN213661271U - 应用于智能箱式变电站的网络通讯平台 - Google Patents

应用于智能箱式变电站的网络通讯平台 Download PDF

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Abstract

一种应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，本实用新型通过路由器将精密传感器采集到的信息发送至协调器节点，通过协调器节点对数据进行处理和存储后利用网络通讯传输给远程监控中心，通过远程监控中心的储存模块对采集的信息进行储存，通过分析对比模块对信息进行处理后可以直观全面地展示所有在线变电站的工作状态，且工作人员通过GPRS网络通讯设备可以快速汇报交流，本实用新型减少了通讯平台运营成本，降低了后期维护难度，扩大了***升级空间；提高电力***运行以及维护效率，提高电力***信息共享水平。

Description

应用于智能箱式变电站的网络通讯平台
技术领域
本实用新型涉及一种网络通讯平台，具体为一种应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，属于变电站数据采集与通讯技术领域。
背景技术
根据我国智能电网建设的要求，箱式变电站不仅需要能够安全稳定运行，同时还要具备智能化，即实现对箱式变电站内高压设备、变压器、低压设备、环境参数实现广度和深度的监测，并通过网络将采集到的监控数据传送给远方监控中心，实现箱式变电站和监控中心之间各种信息的交互。
网络通讯平台是智能箱式变电站监测的关键技术，而现有的箱式变电站综合自动化***普遍以有线方式进行通讯，就其现场控制网络而言，多数采用现场总线方式(如CAN总线)进行数据通讯和现场控制，其在实际应用中现场数据通讯所需布线易受设备的限制和安装环境的制约，布线难度大，不易后期维护或扩展升级。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，可以提高电力***运行、维护效率，同时可以减少投资，提高电力***信息共享水平。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，包括设置在箱式变电站内的现场监控层以及与现场监控层通过网络通讯连接的远程监控中心，现场监控层包括高压柜检测***、变压器监测***、低压柜检测***以及避雷针检测***，远程监控中心包括数据库处理模块、实时调控模块，所述数据处理模块包括储存模块与分析对比模块，所述实时调控模块包括数据可视化分析与管理模块、通讯设备模块；
现场监控层中的子检测***包括传感器终端节点、路由器节点、协调器节点、精密传感器以及为传感器终端节点、路由器节点、协调器节点、精密传感器供电的供电单元，精密传感器分别与需要检测的电气设备连接，对电气设备进行检测，并将检测信号输入到传感器终端节点的输入端口，传感器终端节点的输出端口连接路由器节点的信号输入端口，路由器节点的信号输出端口连接协调器节点，协调器节点对数据进行处理和存储后，通过GPRS网络将数据信号传至远程监控中心的数据库处理模块，数据库处理模块的输出端口设置有液晶显示器以及报警设备，所述储存模块的信号端口与数据库处理模块的信号端口相连，用来存储检测数据。
所述分析对比模块的信号端口与储存模块的信号端口相连，所述实时调控模块的信号端口与分析对比模块的信号端口相连接，所述通讯设备模块的输入端口与数据可视化分析与管理模块的输出端口连接。
精密传感器包括温湿度传感器、行程传感器、加速度传感器、压力传感器。
现场监控层采用ZigBee树状网络拓扑结构。
网络通讯包括微处理器模块、无线数据收发模块、电源管理模块以及调试接口模块；微处理器模块是型号为MSP430F149的单片机MCU，无线数据收发模块为射频芯片CC2420，通过单片机MCU与射频芯片CC2420进行通信，可控制射频芯片CC2420做好数据的无线传输操作，微处理器模块负责整个节点的控制操作，包括数据管理以及任务管理，与射频芯片CC2420通信可控制射频芯片CC2420进行无线通信任务，射频芯片CC2420通过SPI总线接口与单片机MCU进行通信，负责数据的收发无线通信任务，存储器模块是为防止单片机MCU内部存储器不够，用于存储需要保护的数据。
与现有技术相比，本实用新型通过路由器将精密传感器采集到的信息发送至协调器节点，通过协调器节点对数据进行处理和存储后利用网络通讯传输给远程监控中心，通过远程监控中心的储存模块对采集的信息进行储存，通过分析对比模块对信息进行处理后可以直观全面地展示所有在线变电站的工作状态，且工作人员通过GPRS网络通讯设备可以快速汇报交流，本实用新型减少了通讯平台运营成本，降低了后期维护难度，扩大了***升级空间；提高电力***运行以及维护效率，提高电力***信息共享水平。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型现场监控层的布置结构示意图；
图3为本实用新型网络通讯的原理框图；
图4为本实用新型ZigBee节点的主程序流程图；
图5为本实用新型智能变电站配电方案图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，包括设置在箱式变电站内的现场监控层以及与现场监控层通过网络通讯连接的远程监控中心，现场监控层包括高压柜检测***、变压器监测***、低压柜检测***以及避雷针检测***，远程监控中心包括数据库处理模块、实时调控模块，所述数据处理模块包括储存模块与分析对比模块，所述实时调控模块包括数据可视化分析与管理模块、通讯设备模块；
现场监控层中的子检测***包括传感器终端节点、路由器节点、协调器节点、精密传感器以及为传感器终端节点、路由器节点、协调器节点、精密传感器供电的供电单元，精密传感器分别与需要检测的电气设备连接，对电气设备进行检测，并将检测信号输入到传感器终端节点的输入端口，传感器终端节点的输出端口连接路由器节点的信号输入端口，路由器节点的信号输出端口连接协调器节点，协调器节点对数据进行处理和存储后，通过GPRS网络将数据信号传至远程监控中心的数据库处理模块，数据库处理模块的输出端口设置有液晶显示器以及报警设备，所述液晶显示器的输入端口与数据库处理模块的输出端口相连，将检测数据通过液晶显示屏进行显示，所述报警设备的输入端口与数据库处理模块的输出端口相连，如出现突发情况，会通过报警设备进行报警，所述储存模块的信号端口与数据库处理模块的信号端口相连，用来存储检测数据。
所述分析对比模块的信号端口与储存模块的信号端口相连，所述实时调控模块的信号端口与分析对比模块的信号端口相连接，所述通讯设备模块的输入端口与数据可视化分析与管理模块的输出端口连接。
精密传感器包括温湿度传感器、行程传感器、加速度传感器、压力传感器等。
如图2所示，现场监控层采用ZigBee树状网络拓扑结构，本实用新型假设有多个变电站，每个变电站周围布设ZigBee节点，通过协调器与路由器，传输到远程监控中心，再根据远程监控中心的信息，控制设备，改善环境，现场监控层采用ZigBee树状网络拓扑结构，根据箱式变电站内现场监控层中每个子检测***所要采集数据的量和考虑到每个终端节点可以连接的传感器最大数量，每个子检测***中分配一个路由器，与各终端节点组成星型网络结构，ZigBee传感器终端节点附属在需要检测的电气设备上，并与各温湿度传感器、行程传感器、加速度传感器、压力传感器等或智能仪表连接构建检测层网络，温湿度传感器、行程传感器、加速度传感器、压力传感器等负责对箱式变电站运行参数的采集，路由器将各子检测***终端节点采集到的数据汇集到一起并发送给协调器节点，协调器节点对数据进行处理和存储，并通过网络通讯与远程监控中心通信，即实现成箱式变电站运行参数上传和监控中心指令下达双向通信。远程监控中心***，在监控计算机上编辑友好界面，显示箱式变电站实时运行状态，进行参数设定和远程遥控开关，实现对箱式变电站内重要电气设备运行状态进行重点监测。
如图3所示，网络通讯选择单片机MCU+RF收发器的组合方案，包括微处理器模块、无线数据收发模块、电源管理模块以及调试接口模块；微处理器模块是型号为MSP430F149的单片机MCU，无线数据收发模块RF收发器为射频芯片CC2420，通过单片机MCU与射频芯片CC2420进行通信，可控制射频芯片CC2420做好数据的无线传输操作，微处理器模块负责整个节点的控制操作，包括数据管理以及任务管理，与射频芯片CC2420通信可控制射频芯片CC2420进行无线通信任务，射频芯片CC2420通过SPI总线接口与单片机MCU进行通信，负责数据的收发无线通信任务，存储器模块是为防止单片机MCU内部存储器不够，用于存储需要保护的数据。
如图4所示，ZigBee节点的主程序流程图，单片机MCU的开发工具为IAR软件，其中主程序可调用多个子程序模块，以用来处理相应的功能。初始化模块用于初始化***及ZigBee模块；查询模块用来查询附近通信节点的信息；通信链路模块用来建立监测区域内节点间的数据链路；数据通信模块用来接收并分析无线传感器网络节点发来的数据信息，处理后将数据信息发送出去。
如图5所示，箱式变电站的配电方案，箱式变电站的配电***分为高压、变压器、低压三部分。高压部分采用中压负荷开关(或真空断路器)；变压器部分为立体卷铁心S13型油变或者S(C)B13型干变；低压部分包含低压进线、重要馈电回路、一般馈电回路和无功补偿。将箱式变电站其应用在三相交流***当中，可以有效起到对电能进行科学分配的目的，其主要工作原理是将高低压开关设备以及电能计量设备等等按照特定的接线方式进行连接。箱式变电站的三个配电单元通常都是采用互相独立的结构形式进行设计，并且通过导线将高压开关室以及变压器室等等串联成一个完整的结构***，这样也会使***整体运的稳定性得到有效提升。
本实用新型的主要特色在于采用了基于ZigBee技术应用智能箱式变电站，克服了传统式变电站有线通信方式布线难度大，成本高、不易维护和升级的问题，大大提高了箱式变电站运行的可靠性和经济性。

Claims (4)

1.一种应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，包括设置在箱式变电站内的现场监控层以及与现场监控层通过网络通讯连接的远程监控中心，其特征在于，现场监控层包括高压柜检测***、变压器监测***、低压柜检测***以及避雷针检测***，远程监控中心包括数据库处理模块、实时调控模块，所述数据处理模块包括储存模块与分析对比模块，所述实时调控模块包括数据可视化分析与管理模块、通讯设备模块；
现场监控层中的子检测***包括传感器终端节点、路由器节点、协调器节点、精密传感器以及为传感器终端节点、路由器节点、协调器节点、精密传感器供电的供电单元，精密传感器分别与需要检测的电气设备连接，对电气设备进行检测，并将检测信号输入到传感器终端节点的输入端口，传感器终端节点的输出端口连接路由器节点的信号输入端口，路由器节点的信号输出端口连接协调器节点，协调器节点对数据进行处理和存储后，通过GPRS网络将数据信号传至远程监控中心的数据库处理模块，数据库处理模块的输出端口设置有液晶显示器以及报警设备，所述储存模块的信号端口与数据库处理模块的信号端口相连，用来存储检测数据；
所述分析对比模块的信号端口与储存模块的信号端口相连，所述实时调控模块的信号端口与分析对比模块的信号端口相连接，所述通讯设备模块的输入端口与数据可视化分析与管理模块的输出端口连接。
2.根据权利要求1所述的应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，其特征在于，精密传感器包括温湿度传感器、行程传感器、加速度传感器、压力传感器。
3.根据权利要求1或2所述的应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，其特征在于，现场监控层采用ZigBee树状网络拓扑结构。
4.根据权利要求3所述的应用于智能箱式变电站的网络通讯平台，其特征在于，网络通讯包括微处理器模块、无线数据收发模块、电源管理模块以及调试接口模块；微处理器模块是型号为MSP430F149的单片机MCU，无线数据收发模块为射频芯片CC2420，通过单片机MCU与射频芯片CC2420进行通信，可控制射频芯片CC2420做好数据的无线传输操作，微处理器模块负责整个节点的控制操作，包括数据管理以及任务管理，与射频芯片CC2420通信可控制射频芯片CC2420进行无线通信任务，射频芯片CC2420通过SPI总线接口与单片机MCU进行通信，负责数据的收发无线通信任务，存储器模块是为防止单片机MCU内部存储器不够，用于存储需要保护的数据。
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